프리폼 배터리

기어S2에 적용한 삼성SDI 프리폼 배터리

헥사곤 배터리

와이어 배터리(케이블 배터리)

프리폼 배터리(free form battery)는 스마트워치를 포함한 웨어러블 기기, 곡선 형태의 IT기기 등 어떠한 형태에도 맞춤형으로 제작이 가능한 소형 전지이다. 비정형 배터리라고도 부른다. LG화학 프리폼 배터리는는 전극과 분리막을 층층이 쌓는 라미네이션 앤드 스태킹(Lamination & Stacking) 기술을 활용해 스마트폰 내부의 제한된 공간에 자유로운 모양으로 최대의 용량을 구현했다. LG화학과 삼성SDI 말고는 공식적으로 개발·양산을 발표한 업체가 없다. 스택 앤 폴딩(Stack & Folding) 방식으로 생산되기 때문에, 곡면 형성 시 물리적 스트레스가 적어 성능및 안전성 측면에서 경쟁사 대비 확고한 우위를 점하고 있는 것이 특징이다.

2013년 스텝 배터리(Step Battery), 커브 배터리(Curve Battery), 와이어 배터리(Wire Battery) 개발 이후 모서리가 둥근 형태의 라운드형 배터리와 헥사곤 배터리(hexagon battery)까지, LG화학의 프리폼 배터리는 어떤 형태의 제품에도 대응할 수 있는 배터리 라인업을 갖추고 있다.

삼성SDI 프로폼 배터리는 리튬이온 기반, 파우치형으로 설계됐다. 웨어러블 기기와 같이 내부가 협소한 제품은 배터리 용량을 늘리기가 어렵다. 프리폼 배터리는 원형 디자인에 적합하도록 사각형이 아닌 육각형 모양의 디자인이 적용, 부피를 최소화하면서 에너지밀도를 높이는 데 도움을 준다. 기어S4에 적용된 신형 프리폼 배터리는 용량이 470mAh에 육박한다. 기어S3의 380mAh를 훌쩍 뛰어넘는 수준이다.

Stack & Folding 방식이란?

전극을 나누어 쌓고 접는 LG화학의 특허 기술 이다.

Bi-cell 라미네이션

 

즉, 양극재, 음극재 등의 배터리 소재를 층층이 쌓음(전지의 기본단위, bi-cell)

• 바이셀과 분리막을 교차로 쌓음(Stack)
• 수십 겹으로 접어(Folding) 알루미늄 파우치에 넣음
• 전해질을 주입 & 밀봉

장점

• SRS(Safety Reinforced Separator) / LG화학의 독자적 기술

• 셀 내 내부단락 방지를 위한 양극, 음극 분리기, 강화 분리막
• 나노 세라믹 코팅을 적용
• separator의 오염 방지, 무결성, 내구성 높힘
• 기계적, 열적 안정성 강화

• (크기) 2mm 미만의 초슬림 배터리 구현 가능
• (안정성) 곡면 형성 시 물리적 변형 적음
• (안정성 및 수명) 500회 이상의 충방전 가능 (물리적인 변형x)
• (안정성)Swelling현상 x(물리적인 번형으로 인한 발화, 폭발 위험 적음)
• (안정성) 기존 프리즘 형 셀 대비 파우치 형 셀의 효과적인 열발산 및 철침투방지
• (수명) 장시간 사용에도 성능 일정
• (공간활용도) 최적화된 공간활용
• (셀내 공간활용도) 셀 안의 사각공간 최소화

단점

• 제조 속도가 상대적으로 느림

사용용도

• 얇거나 곡선형 기기 (노트북, 스마트폰등)

참고자료

• 성문재 기자, 〈삼성·LG, '상상을 현실로'.. 특허기술로 승부수〉, 《이데일리》, 2015-09-08
• 김지나 기자, 〈LG 연구개발상 대상에 LG화학 '프리폼 배터리'〉, 《뉴스핌》, 2018-03-29
• 김문기 기자, 〈LG화학, 곡선으로 휘는 '프리폼 배터리' 공개〉, 《아이뉴스24》, 2017-09-27
• 이수환 기자, 〈삼성SDI, 신형 기어S 배터리 양산…용량·안정성↑〉, 《디지털데일리》, 2018-06-12
• 〈어떤 형태의 배터리라도-LG화학 헥사곤 배터리〉, 《LG케미토피아》, 2015-07-02

같이 보기

• 배터리
• 파우치형 배터리
• 스마트워치
• SRS

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